CN109576035A

CN109576035A - 一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂

Info

Publication number: CN109576035A
Application number: CN201910073855.XA
Authority: CN
Inventors: 雷正强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2019-04-05

Abstract

本发明属于燃料技术领域，公开了一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉50‑80％、氧化铝0.5‑3％、氧化钙15‑40％。本发明的配方中加入了氧化铝，利用氧化铝与灰分中的碳酸钾相亲合的原理，使得氧化铝与碳酸钾相反应生成碳酸铝钾，再利用氧化钙提高灰熔点而达到抗结渣的效果消除生物颗粒燃烧时产生的结渣现象。同时，本发明的配方还能减少生物颗粒燃烧后二氧化硫的排放，配方中的氧化钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，既起到了减少二氧化硫这一有害气体排放的作用，又能起到良好的固硫作用，增加灰中的硫元素含量。

Description

一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂

技术领域

本发明属于燃料技术领域，具体涉及一种抗结剂，尤其涉及一种抗结渣效果好、促进生物质颗粒燃料充分燃烧、减少二氧化硫排放的生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂。

背景技术

生物质颗粒燃料由秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳、棉籽壳等以及“三剩物”经过加工产生的块状环保新能源。生物质颗粒的直径一般为6～10毫米。生物质能是一种可再生能源，自然界中的生物质能取之不尽，用之不竭。生物质能具有环境友好性，生物质燃料的CO₂净排放量近似为零NO_x、SO₂排放量较低。生物质燃料燃烧过后所产生的灰由于含有丰富的钾，常常被用作钾肥。利用生物质固体成型燃料替代化石燃料，对保护生态环境，发展社会经济，实施能源可持续发展战略有着重大的现实意义。

生物质颗粒燃料发热量大，发热量在3900～4800千卡/kg左右，经炭化后的发热量高达7000-8000千卡/kg。生物质颗粒燃料纯度高，不含其他不产生热量的杂物，其含炭量75-85％，灰份3-6％，含水量1-3％。生物质颗粒燃料含硫磷较少，不腐蚀锅炉，可延长锅炉的使用寿。由于生物质颗粒燃料燃烧时产生二氧化硫和五氧化二磷较少，有利于保护大气、保护环境。生物质颗粒燃料清洁卫生，投料方便，减少工人的劳动强度，极大地改善了劳动环境，企业将减少用于劳动力方面的成本。生物质颗粒燃料燃烧后灰碴极少，极大地减少堆放煤碴的场地，降低出碴费用。生物质颗粒燃料燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥，可回收创利。生物质颗粒燃料是大自然恩赐于我们的可再生的能源，有利于创造节约性社会。

现有的生物质颗粒燃料主要原料大多为秸秆，秸秆在生长过程中会吸收一定量的碱金属元素(如K，Na，Cl，S，Ca，Si，P等)，这些元素以盐或氧化物等形式存在于生物质机体内，这些物质的熔点相对较低，大部分在700-900℃。当秸秆类生物质固体成型燃料在锅炉内燃烧时炉内温度远高于碱金属化合物的熔点，导致炉排上的秸秆灰在800～900℃时就开始发生软化，温度过高时灰分会全部或者部分发生熔化形成玻璃状坚硬炉渣，难以清除。另外，烟气中夹带着熔化或半溶化的碱金属硅酸盐，在接触到锅炉内壁面时凝结，不断积聚，最终产生严重的积灰、结渣等问题。结渣现象不仅会影响燃烧设备的热性能，而且会危及燃烧设备的安全性，影响生物质同体成型燃料的推广应用。

现有的生物质颗粒燃料在燃烧过程中虽然产生的SO₂较少，但是在燃烧过程中，特别是在大量燃烧过程中，难免会产生SO₂，而SO₂溶于水中，会形成亚硫酸。若把亚硫酸进一步在PM2.5存在的条件下氧化，便会迅速高效生成硫酸(酸雨的主要成分)，对环境的危害极大，因此要尽量避免SO₂的产生。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种抗结渣效果好、减少二氧化硫排放、促进生物质颗粒燃料燃烧的生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂。

本发明所采用的技术方案为：

一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉50-80％、氧化铝0.5-3％、氧化钙15-40％。

木材打成的粉末叫木粉，一般是指家具厂、密度板厂、多层板厂木材加工剩余的边角废料。木粉用途广泛，是新型节能环保原料。可作为蚊香、皮革、服装、造纸、电器、生活用品、涂料、猫砂、化工、绝缘材料、室外装饰材料、建筑材料等多种产品的原料。

木粉有多种用途，用在合成革中主要是填充料；木材再加工行业，一次性筷子和再生板例如胶合板、压缩板、多层板、中纤板等材料都是人们利用木材的边角废料制造而成的，还可做成蚊香、佛香、香精等，广泛应用于化工、建材、医药、保健、养殖、食品、制造、发电、等行业；另外可以做成机制木炭取暖用。木粉燃烧后会生成大量的钙、镁、硅等的氧化物，在土壤中添加木粉灰能增加土壤的蓬松度，增加土壤的孔隙率，增加土壤中的氧含量，有利于作物的生长。木粉灰中所含有的中、微量元素，还可有效维持植物正常生长。

本发明的配方选用价格低廉且容易获取、不受地域限制的木粉作为主要原料，有利于降低成品抗结剂的使用成本，有利于成品抗结剂的推广使用。将木粉这一木材加工过程中产生的废弃物作为主要原材料，有利于木材资源的回收利用，以达到充分利用资源的目的。且木粉在燃烧过程中不易结渣，在生物质颗粒燃料中添加木粉可增加生物质燃料在燃烧过程中的抗结渣性能。

氧化钙是一种无机化合物，它的化学式是CaO，俗名生石灰。物理性质是表面白色粉末，不纯者为灰白色，含有杂质时呈淡黄色或灰色，具有吸湿性，不燃烧。可作填充剂，用作环氧胶黏剂的填充剂。可用作分析试剂，气体分析时用作二氧化碳吸收剂，光谱分析试剂，高纯试剂用于半导体生产中的外延、扩散工序，实验室氨气的干燥及醇类脱水等。还可用作原料，可制造电石、纯碱、漂白粉等，也用于制革、废水净化，氢氧化钙及各种钙化合物。可用作建筑材料、冶金助熔剂，水泥速凝剂，荧光粉的助熔剂。用作植物油脱色剂，药物载体，土壤改良剂和钙肥。还可用于耐火材料、干燥剂；还可用作锅炉停用保护剂，利用石灰的吸湿能力，使锅炉水汽系统的金属表面保持干燥，防止腐蚀，适用于低压、中压、小容量汽包锅炉的长期停用保护。

本发明的抗结剂中添加了高熔点且不易燃烧的生石灰，将本发明的抗结剂与生物质颗粒燃料混合，可吸收生物质颗粒燃料中的水分，使得生物质颗粒燃料的燃烧更加充分，减少燃烧后的结渣现象。同时，氧化钙能提高灰的熔点，防止灰结渣。

将含有氧化钙的灰作为钾肥施加到土壤中后，氧化钙和土壤中的水分发生反应生成碱性物质，可以中和土壤的酸性；反应后生成的钙离子，是很好的土壤的胶合剂，使土壤团聚体形成让土壤疏松，改善土壤的板结状况；石灰给土壤提供了钙和镁的化学元素，提高了土壤的矿物质养分。干燥的石灰并不具有杀菌消毒作用，只有石灰与土壤中的水发生放热反应后生成碱性的氢氧化钙，也就是俗称的熟石灰才具有消毒的作用。碱性环境可以使蛋白质变性，使土壤中病菌、害虫等失去生物活性，从而达到消灭病菌和虫害的目的。石灰遇水发生放热反应，会使稻草、麦秸秆等土壤中的植物等腐烂发酵，转变成肥料。夏季高温加上地膜的保温作用，可以使石灰消毒土壤得到更加充分的反应，使土壤里的真菌、细菌、虫卵、杂草的种子和根茎有效的杀死。

氧化铝化学式Al₂O₃。是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。本发明的配方中加入了氧化铝，利用氧化铝与灰分中的碳酸钾相亲合的原理，使得氧化铝与碳酸钾相反应生成碳酸铝钾，再利用氧化钙提高灰熔点而达到抗结渣的效果消除生物颗粒燃烧时产生的结渣现象。同时，本发明的配方还能消除生物颗粒燃烧后二氧化硫的排放。配方中的氧化钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，既起到了减少二氧化硫这一有害气体排放的作用，又能起到良好的固硫作用。

进一步的，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂包括以重量百分比计算的木粉70-80％、氧化铝0.5-1.8％、氧化钙20-35％。

进一步的，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂包括以重量百分比计算的木粉78％、氧化铝1％、氧化钙21％。

进一步的，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂还包括石英砂、方解石，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂包括以重量百分比计算的木粉50-80％、氧化铝0.5-3％、氧化钙15-40％、石英砂2-5％、方解石5-25％。

石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒。石英石是一种非金属矿物质，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，莫氏硬度7。石英砂是重要的工业矿物原料，非化学危险品，广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及防火材料、冶炼硅铁、冶金熔剂、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶、磨料，滤料等工业。石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO₂，石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，硬度7，性脆无解理，贝壳状断口，油脂光泽，密度为2.65，堆积密度(1-20目为1.6～1.8)，20-200目为1.5，其化学、热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，熔点1750℃。当混有大颗粒石英砂的生物质燃料在流化床中燃烧时，石英砂可提供大量表面积来捕捉精细的飞灰聚集物，使之离床，从而防止结渣。

方解石，化学组成CaO占56.03％，CO₂占43.97％，常含Mn和Fe，有时含Sr。其名称来源于其易沿其解理破碎成方形小块。方解石是一种碳酸钙矿物，天然碳酸钙中最常见的就是它。方解石是地壳最重要的造岩矿石。属变岩，碳酸盐矿物，化学成分：CaCO₃，三方晶系，三组完全解理，断口，玻璃光泽，完全透明至半透明，普通为白色或无色，因含有其它金属致色元素呈现出淡红、淡黄、淡茶、玫红、紫等多种颜色，条痕白色，硬度2.704-3.0，比重2.6-2.8，遇稀盐酸剧烈起泡，非常纯净完全透明的晶体俗称为冰洲石，具有强烈双折射功能和最大的偏振光功能是人工不能制造也不能替代的自然晶体。在生物质燃料中添加方解石能够使得秸秆灰熔点提高，大大降低秸秆燃烧过程中的结渣现象。

进一步的，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂包括以重量百分比计算的木粉65-75％、氧化铝1-2％、氧化钙20-30％、石英砂2-5％、方解石5-10％。

进一步的，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂包括以重量百分比计算的木粉63％、氧化铝1.5％、氧化钙27％、石英砂3％、方解石5.5％。

进一步的，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂还包括硅藻土、白云石，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂包括以重量百分比计算的木粉50-70％、氧化铝0.5-2％、氧化钙15-30％、石英砂2-5％、方解石5-10％、硅藻土5-10％、白云石0.5-2％。

硅藻土的化学成分主要是SiO₂，含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等和有机质。硅藻土的矿物成份主要是蛋白石及其变种，其次是粘土矿物—水云母、高岭石和矿物碎屑。矿物碎屑有石英、长石、黑云母及有机质等。有机物含量从微量到30％以上。硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等，有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质。硅藻土能够吸收生物质燃料中的水分，使得生物质燃料燃烧更加彻底，减少结渣。同时，硅藻土能使得灰更加的蓬松，防止灰结渣。

白云石化学成分为CaMg(CO₃)₂，晶体属三方晶系的碳酸盐矿物。白云石的晶体结构与方解石类似，晶形为菱面体，晶面常弯曲成马鞍状，聚片双晶常见，多呈块状、粒状集合体。纯白云石为白色，因含其他元素和杂质有时呈灰绿、灰黄、粉红等色，玻璃光泽。三组菱面体解理完全，性脆。摩氏硬度3.5-4，比重2.8-2.9。矿物粉末在冷稀盐酸中反应缓慢。白云石加热到700～900℃时分解为二氧化碳和氧化钙、氧化镁的混合物，称苛性镁云石，易与水发生反应。白云石可以作为炼钢时用的转化炉的耐火内层、造渣剂、水泥原料、玻璃熔剂、窑业、肥料、建筑与装饰用石材、油漆、杀虫剂与医药等各种用途。可用于建材、陶瓷、玻璃和耐火材料、化工以及农业、环保、节能等领域。在本发明的抗结剂中添加白云石，能够提高所述抗结剂的抗结效果。

进一步的，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂还包括硅藻土、白云石，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂包括以重量百分比计算的木粉58％、氧化铝1.3％、氧化钙24％、石英砂2.6％、方解石6.1％、硅藻土6.5％、白云石1.5％。

进一步的，所述木粉为20-30目的木粉。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的配方中加入了氧化铝，利用氧化铝与灰分中的碳酸钾相亲合的原理，使得氧化铝与碳酸钾相反应生成碳酸铝钾，再利用氧化钙提高灰熔点而达到抗结渣的效果消除生物颗粒燃烧时产生的结渣现象。同时，本发明的配方还能消除生物颗粒燃烧后二氧化硫的排放。配方中的氧化钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，既起到了减少二氧化硫这一有害气体排放的作用，又能起到良好的固硫作用。

(2)本发明的配方选用价格低廉且容易获取、不受地域限制的木粉作为主要原料，有利于降低成品抗结剂的使用成本，有利于成品抗结剂的推广使用。将木粉这一木材加工过程中产生的废弃物作为主要原材料，有利于木材资源的回收利用，以达到充分利用资源的目的。且木粉在燃烧过程中不易结渣，在生物质颗粒燃料中添加木粉可增加生物质燃料在燃烧过程中的抗结渣性能。

(3)本发明的抗结剂中添加了高熔点且不易燃烧的生石灰，将本发明的抗结剂与生物质颗粒燃料混合，可吸收生物质颗粒燃料中的水分，使得生物质颗粒燃料的燃烧更加充分，减少燃烧后的结渣现象。同时，氧化钙能提高灰的熔点，防止灰结渣。

(4)本发明的抗结剂中添加了石英砂，石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物且熔点较高，当混有大颗粒石英砂的生物质燃料在流化床中燃烧时，石英砂可提供大量表面积来捕捉精细的飞灰聚集物，使之离床，从而防止结渣。

(5)本发明的配方中还添加了方解石，在生物质燃料中添加方解石能够使得秸秆灰熔点提高，大大降低秸秆燃烧过程中的结渣现象。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步阐释。

实施例1：

本实施例提供一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉50-80％、氧化铝0.5-3％、氧化钙15-40％。

本实施例的一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂制备步骤为：

S1.原料粉末的准备：将氧化铝、氧化钙分别进行粉碎，得到氧化铝粉、氧化钙粉；

S2.干燥原料的获取：分别将氧化铝粉、氧化钙粉、木粉平铺放置到阴凉通风处进行干燥，得到干燥的氧化铝粉、氧化钙粉、木粉；

S3.混合物料的获取：分别称取以重量百分比计算的木粉50-80％、氧化铝0.5-3％、氧化钙15-40％，加入到搅拌机中进行搅拌，得到混合物料；

S4.产品的获取：将准备好的混合物料进行分装，得到产品。

本实施例的一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂的使用方法为，将本发明的生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂与生物质颗粒燃料以重量比1:150的比例充分混合，再将混合好的生物质颗粒燃料加入到锅炉中燃烧即可。

实施例2：

一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉78％、氧化铝1％、氧化钙21％。

实施例3：

一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉80％、氧化铝2％、氧化钙18％。

实施例4：

一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉80％、氧化铝2.5％、氧化钙15％。

实施例5：

一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉50-80％、氧化铝0.5-3％、氧化钙15-40％、石英砂2-5％、方解石5-25％。

实施例6：

一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉65％、氧化铝2％、氧化钙15％、石英砂5％、方解石13％。

实施例7：

一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉70％、氧化铝1.5％、氧化钙17％、石英砂3％、方解石8.5％。

实施例8：

一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉63％、氧化铝1.5％、氧化钙27％、石英砂3％、方解石5.5％。

实施例9：

一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉50-70％、氧化铝0.5-2％、氧化钙15-30％、石英砂2-5％、方解石5-10％、硅藻土5-10％、白云石0.5-2％。

实施例10：

一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉60％、氧化铝1％、氧化钙25％、石英砂2％、方解石5％、硅藻土5％、白云石2％。

实施例11：

一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，包括以重量百分比计算的木粉58％、氧化铝1.3％、氧化钙24％、石英砂2.6％、方解石6.1％、硅藻土6.5％、白云石1.5％。所述木粉为20-30目的木粉。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims

1.一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，其特征在于：包括以重量百分比计算的木粉50-80％、氧化铝0.5-3％、氧化钙15-40％。

2.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，其特征在于：包括以重量百分比计算的木粉70-80％、氧化铝0.5-1.8％、氧化钙20-35％。

3.根据权利要求2所述的一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，其特征在于：包括以重量百分比计算的木粉78％、氧化铝1％、氧化钙21％。

4.根据权利要求1所述的一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，其特征在于：还包括石英砂、方解石，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂包括以重量百分比计算的木粉50-80％、氧化铝0.5-3％、氧化钙15-40％、石英砂2-5％、方解石5-25％。

5.根据权利要求4所述的一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，其特征在于：包括以重量百分比计算的木粉65-75％、氧化铝1-2％、氧化钙20-30％、石英砂2-5％、方解石5-10％。

6.根据权利要求5所述的一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，其特征在于：包括以重量百分比计算的木粉63％、氧化铝1.5％、氧化钙27％、石英砂3％、方解石5.5％。

7.根据权利要求4所述的一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，其特征在于：还包括硅藻土、白云石，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂包括以重量百分比计算的木粉50-70％、氧化铝0.5-2％、氧化钙15-30％、石英砂2-5％、方解石5-10％、硅藻土5-10％、白云石0.5-2％。

8.根据权利要求7所述的一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，其特征在于：还包括硅藻土、白云石，所述生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂包括以重量百分比计算的木粉58％、氧化铝1.3％、氧化钙24％、石英砂2.6％、方解石6.1％、硅藻土6.5％、白云石1.5％。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种生物质颗粒燃料专用固硫抗结剂，其特征在于：所述木粉为20-30目的木粉。